한국정보과학회논문지:컴퓨팅의 실제 및 레터 (Journal of KIISE:Computing Practices and Letters)

한국정보과학회 (Korean Institute of Information Scientists and Engineers)
권호 표지

SAN 환경에서 공유 디스크 파일 시스템을 위한 전역 버퍼 관리자

A Global Buffer Manager for a Shared Disk File System in SAN Clusters

  • 박선영 (한국전자통신연구원 컴퓨터시스템연구부) ;
  • 손덕주 (한국전자통신연구원 인터넷컴퓨팅연구부) ;
  • 신범주 (밀양대학교 컴퓨터공학부) ;
  • 김학영 (한국전자통신연구원 컴퓨터시스템연구부) ;
  • 김명준 (한국전자통신연구원 컴퓨터소프트웨어연구소)
  • 발행 : 2004.04.01
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초록

네트워크를 통해 전송되는 데이타의 양이 급속히 증가함에 따라 확장성 있는 저장 시스템에 대한 사용자 요구가 증가하고 있다. 네트워크 연결형 자료 저장 시스템인 SAN(Storage Area Network)은 호스트와 디스크를 광채널 스위치로 연결하는 구조로서 저장 공간과 서버에 대한 확장성을 제공한다. SAN 환경에서는 다수의 호스트가 네트워크에 연결된 저장 장치를 공유하므로 공유 데이타에 대한 일관성 유지가 필요하다. 이를 위해 각 호스트가 수정한 데이타를 즉시 디스크에 반영하는 방법을 사용하고 있지만 이는 느린 디스크 접근 시간(Disk Access Time)으로 인해 시스템의 성능을 저하시키는 요인이 된다. 본 논문에서는 필요한 공유 데이타를 다른 호스트의 메모리를 통해서 직접 전송 받을 수 있도록 하여 공유 데이타의 접근 속도를 향상시킬 수 있는 전역 버퍼 관리자의 설계와 구현에 대해 소개한다. SANtopia 전역 버퍼 관리자는 SAN에 연결된 호스트들이 서로의 버퍼 캐시를 공유하도록 함으로써 블록 데이타로의 빠른 접근을 가능하게 한다. 마이크로 벤치마크를 통한 블록 단위 I/O의 성능 측정 결과, 전역 버퍼 관리자를 사용하는 것이 기존의 디스크 I/O를 사용하는 방법에 비해 약 1.8-12.8배 정도 빠른 성능을 보였으며 파일 시스템 벤치마크를 통한 성능 측정 결과. 전역 버퍼 관리자를 사용한 SANtopia 파일 시스템은 사용하지 않은 것과 비교해서 디렉터리 파일 시스템 콜의 경우 약 1.06배 정도 빠르고 일반 파일시스템 콜은 약 1.14배 정도 빠른 성능을 보였다.

With rapid growth in the amount of data transferred on the Internet, traditional storage systems have reached the limits of their capacity and performance. SAN (Storage Area Network), which connects hosts to disk with the Fibre Channel switches, provides one of the powerful solutions to scale the data storage and servers. In this environment, the maintenance of data consistency among hosts is an important issue because multiple hosts share the files on disks attached to the SAN. To preserve data consistency, each host can execute the disk I/O whenever disk read and write operations are requested. However, frequent disk I/O requests cause the deterioration of the overall performance of a SAN cluster. In this paper, we introduce a SANtopia global buffer manager to improve the performance of a SAN cluster reducing the number of disk I/Os. We describe the design and algorithms of the SANtopia global buffer manager, which provides a buffer cache sharing mechanism among the hosts in the SAN cluster. Micro-benchmark results to measure the performance of block I/O operations show that the global buffer manager achieves speed-up by the factor of 1.8-12.8 compared with the existing method using disk I/O operations. Also, File system micro-benchmark results show that SANtopia file system with the global buffer manager improves performance by the factor of 1.06 in case of directories and 1.14 in case of files compared with the file system without a global buffer manager.

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